建筑安裝工程仿真實訓(xùn)平臺的構(gòu)建

潘桂英 曾思媛 張維露 趙雪萍 吉方慧 霍海娥

[摘 要] 建筑安裝工程包含系統(tǒng)繁雜，涉及給排水、暖通和電氣三大板塊，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中因為缺乏空間想象力，不能很好地理解和掌握教學(xué)內(nèi)容。對此，通過二維CAD圖紙繪制、三維BIM建模以及實體模型的搭建，利用其空間關(guān)聯(lián)性，構(gòu)建建筑安裝工程仿真實訓(xùn)平臺，將“以課堂為中心”的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢n堂和實踐場所相結(jié)合”沉浸體驗。使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撆c工程實際相結(jié)合，從而取得更好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 建筑安裝工程;仿真實訓(xùn);實踐教學(xué)

[基金項目] 2018年國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201810636183）

[作者簡介] 潘桂英（1999—），女，廣東湛江人，四川師范大學(xué)工學(xué)院學(xué)生，研究方向：工程造價;霍海娥（1974—），女，山西代縣人，博士，四川師范大學(xué)工學(xué)院副教授（指導(dǎo)教師），主要從事綠色建筑理論與技術(shù)研究。

[中圖分類號] G642.4 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）29-0376-02 ? ?[收稿日期] 2019-10-09

一、安裝工程施工課程的專業(yè)地位

“安裝工程施工”是工程造價本科專業(yè)的一門專業(yè)核心必修課，是專業(yè)核心能力——安裝工程計量與計價的理論基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)學(xué)生工程意識，提高學(xué)生工程素養(yǎng)和積累安裝施工經(jīng)驗的平臺和橋梁。本課程的教學(xué)應(yīng)該與工程實際緊密結(jié)合，凸顯其工程應(yīng)用背景和實踐性操作性強的特點。

二、安裝工程施工課程學(xué)習(xí)中存在的問題

建筑安裝工程是建筑類專業(yè)必學(xué)的內(nèi)容，其內(nèi)容繁雜，系統(tǒng)組成較多，包括給排水工程、空調(diào)工程和電氣工程等，各系統(tǒng)有自己的特點，而且各系統(tǒng)之間聯(lián)系較少，系統(tǒng)間相互獨立，學(xué)習(xí)起來難度較大。目前，安裝工程的課程在教學(xué)中有以下比較突出的問題。

（一）理論與實際脫節(jié)

施工課程實踐性強的特點決定了安裝工程施工課程必須注重理論與實際相結(jié)合。但隨著越來越多的學(xué)校開設(shè)了安裝工程專業(yè)，招生規(guī)模不斷擴大，學(xué)生人數(shù)越來越多[1]。

（二）實習(xí)場地不規(guī)范

隨著時代的發(fā)展，應(yīng)用型本科及新工科的出現(xiàn)，本科教育對學(xué)生的實踐能力提出了更高的要求。但是，實踐基地的建設(shè)需要投入大量的資金，一般不容易在短時間內(nèi)建成。部分高校缺乏固定的實習(xí)場地，教師只能把校園作為實習(xí)場地，導(dǎo)致實習(xí)內(nèi)容與實際工程結(jié)合度不高，沒有真實感，學(xué)生處理實際問題的能力缺乏，實習(xí)效果不佳[2]。

（三）教材建設(shè)滯后

現(xiàn)階段安裝工程施工類教材種類較少，且大多數(shù)內(nèi)容陳舊，沒有很好地更新知識，比如近年來出現(xiàn)的太陽能熱水系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、空氣源熱泵系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、雨水回收系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)、裝配式機電系統(tǒng)以及最新的綠色建材等內(nèi)容都沒有進入教材和課堂，導(dǎo)致學(xué)生不能及時地了解并掌握新成果（新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備），不能適應(yīng)當(dāng)今社會的發(fā)展需求。

（四）教學(xué)方式單一

安裝工程施工課程在教學(xué)過程中，主要采用的方法依舊是傳統(tǒng)的課堂講授。而課程中識圖和施工工藝內(nèi)容都應(yīng)該與工程緊密聯(lián)系，需要多種呈現(xiàn)方式和教學(xué)方法，才能讓學(xué)生深刻理解教學(xué)內(nèi)容。但是由于教學(xué)方法單一，學(xué)生在課堂上難以建立三維空間想象，對于講授內(nèi)容難以理解和接受，沒有做到理論與實踐的有機結(jié)合。而且由于其方式的單一和不變性，極易讓學(xué)生失去上課的樂趣和耐心[3]。

（五）教學(xué)內(nèi)容偏多

安裝工程施工課程的教學(xué)內(nèi)容范圍廣，包括給排水、暖通、電氣以及設(shè)備安裝等工作內(nèi)容，但課時卻非常有限，在有限的課時之內(nèi)，常見的教學(xué)方法就是滿堂灌，老師喋喋不休地在講臺上講，學(xué)生無奈地在教室內(nèi)瞪著PPT，教與學(xué)之間形不成互動，也沒什么教學(xué)效果可言。

三、安裝工程施工仿真平臺的構(gòu)建方法及實施效果

本文基于多年教學(xué)經(jīng)驗及教學(xué)改革實踐，開發(fā)了安裝工程仿真實訓(xùn)平臺，目的在于加強理論與實踐的聯(lián)系，強化學(xué)生對理論知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和實踐操作能力，為理論知識和工程實踐之間搭建一座橋梁。

（一）構(gòu)建方法

本文主要針對工程造價專業(yè)的“安裝工程施工”課程進行專業(yè)技能仿真實訓(xùn)平臺的開發(fā)，構(gòu)建方法如下。

1.安裝工程包括建筑給排水工程、通風(fēng)與空調(diào)工程、建筑消防工程、建筑采暖工程、建筑電氣工程、建筑智能化工程、建筑安防系統(tǒng)、建筑防雷與接地工程等主要系統(tǒng)，本平臺首先需對專項技能訓(xùn)練滿足綜合的理論知識內(nèi)容、廣度及深度進行設(shè)計，并注意專業(yè)理論知識與專業(yè)能力之間的聯(lián)系、重構(gòu)與分解。

2.仿真實訓(xùn)平臺訓(xùn)練項目的開發(fā)與設(shè)計。與時俱進，將工程中近年來出現(xiàn)的新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料、新工藝與實訓(xùn)仿真平臺相融合，并研究在實訓(xùn)過程中如何激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑與方法。

3.仿真實訓(xùn)平臺的實現(xiàn)與功能優(yōu)化。研究不同模塊、不同層次間的相互交叉和融合滲透，借助實訓(xùn)仿真平臺完整再現(xiàn)安裝施工工藝及管理過程。

（二）仿真實訓(xùn)平臺訓(xùn)練項目的設(shè)計

在進行安裝工程仿真實訓(xùn)平臺的構(gòu)建之前，首先要合理設(shè)計平臺的訓(xùn)練項目。

1.針對各系統(tǒng)進行CAD設(shè)計。針對安裝工程不同系統(tǒng)的特點，選擇有代表性的工程案例進行二維CAD施工圖設(shè)計，注重節(jié)點、細(xì)部做法與展示。

2.基于CAD設(shè)計圖紙進行BIM三維模型創(chuàng)建。以已完善的CAD圖紙為基礎(chǔ)，利用BIM軟件構(gòu)建三維模型，展現(xiàn)各系統(tǒng)各構(gòu)建之間的空間關(guān)聯(lián)關(guān)系，為實體模型的構(gòu)建提供參照。

3.實體模型的制作與開發(fā)。根據(jù)CAD圖紙及三維模型，選擇合適材料進行實體模型制作，將抽象模型具體化。通過實體模型制作，學(xué)生模擬完成了安裝工程中各系統(tǒng)完整的施工工藝過程，旨在加深學(xué)生對理論知識的理解和實踐能力的培養(yǎng)。

（三）項目實施效果

本項目通過兩年的實施與應(yīng)用，取得的效果如下。

1.安裝工程施工仿真實訓(xùn)平臺的研發(fā)與建設(shè)不需要增加實訓(xùn)場地，不需要投入大型設(shè)備，也不會產(chǎn)生大量廢棄物，不會給學(xué)校帶來任何經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，也不會產(chǎn)生建筑垃圾，具有綠色、環(huán)保、可移動、經(jīng)濟性好的特點。

2.將安裝工程各個系統(tǒng)實體化，能夠代替認(rèn)識實習(xí)安裝部分的內(nèi)容，不僅為學(xué)校節(jié)約了教學(xué)投入成本，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，積累工程經(jīng)驗，不存在任何安全問題。

3.虛擬仿真教學(xué)是在具有良好的開放性、廣域性、實時性和交互性的虛擬環(huán)境中進行的教學(xué)活動，學(xué)習(xí)者完全不受施工現(xiàn)場時間與空間限制，完全不受施工現(xiàn)場危險性大的安全問題限制，它能夠以靈活、便捷的形式為學(xué)習(xí)者所接受。

4.教師精心設(shè)計技能仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺項目，有助于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力、實踐動手能力和創(chuàng)新能力。本實訓(xùn)仿真平臺可以承載“安裝工程施工”“房屋建筑學(xué)——安裝部分”“土木工程CAD——安裝部分”“認(rèn)識實習(xí)——安裝部分”“生產(chǎn)實習(xí)——安裝部分”的實訓(xùn)和實踐任務(wù)，每年惠及學(xué)生約300余人次，能夠開展安裝工程制圖與識圖實訓(xùn)、安裝施工工藝實訓(xùn)、安裝工程認(rèn)識實習(xí)、安裝工程生產(chǎn)實習(xí)等實踐性教學(xué)。

四、結(jié)語

針對安裝工程施工課程教學(xué)過程中存在的理論知識與工程實踐脫節(jié)的問題，本文提出一種安裝工程仿真實訓(xùn)平臺的構(gòu)建方法。該平臺采用二維CAD施工圖設(shè)計以及三維BIM建模手段，重點構(gòu)建各系統(tǒng)各部分的空間聯(lián)系，學(xué)生在此基礎(chǔ)上完成實體模型制作，模擬完成安裝工程中各系統(tǒng)完整的施工工藝過程。

參考文獻(xiàn)

[1]孫宗丹.土木工程施工課程教學(xué)模式改革分析[J].建材與裝飾，2018（2）：154-155.

[2]王雪鋒.淺談電力工程施工測量課程教學(xué)研究[J].廣東職業(yè)技術(shù)教育與究，2018（6）：72-74.

[3]曾祥.關(guān)于土木工程施工課程教學(xué)改革的思考與探索[J].居舍，2018（22）：197.